以變分微擾逼近法研究第二類異質接面半導體的激子能態

Abstract

在此我們研究第二類異質接面半導体的激子能態，例如：砷化銦╱銻化鎵。這種結構 的特性是傳導電子位於砷化銦而電洞則位於銻化鎵。我們簡化這種問題成有一個電子 位於砷化銦，一個電洞位於銻化鎵，形成一激子態，然後研究此激子的能態。我們使 用變分微擾逼近法研究一維及維3 維異質結構激子的基態束縛能及激發態束縛能。基 於物理的直覺，電子及電洞二者的波函數可以近乎正確的比擬成相對的粒子及其另一 粒子固定於接面的另一層，如此我們就找到一個單一乘積的波函數，作為變分法計算 激子能態的試用函數。此試用函數有兩個參數，分別是固定的電子及電洞距離界面的 垂直距離。除此之外我們提出了對變分函數的微擾改進，使得我們到較好的激子基態 能階及激發態能階，在一維異質結構中，假如電洞，電子質量比∼17時，我們發現單 一乘積的分函數，已經是很好的波函數，但是相對質量比相同時就不是行為良好，所 我們發現質量比在選擇計算法是成一重要的考慮因素。在3 維的異質接面結構中我們 直接使用砷化銦╱銻化鎵正確的物質參數去計算束縛能，然後發現束縛能小到差不多 只有10分之一MEV 的能量。最後我們也計算了接面位能壁的寬度對激子能態的關係。